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P2 A Categorical Approach to Syntactic Monoids

句法幺半群的范畴论方法
LMCS vol.Volume 14, Issue 22018匹配度 1/10 · 该论文属于范畴论、代数自动机与形式语言理论,研究句法幺半群的统一推广,与用户关注的静态分析、LLM/Agent、浮点程序分析及贝叶斯程序分析均无直接关联。引用 1 inbox
Jiří Adamek, Stefan Milius, Henning Urbat
crossref: 2026-09-10

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一句话:用对称幺半闭范畴统一推广句法幺半群,统一句法代数变体,并联系最小自动机与正则语言。

本文针对句法幺半群及其多种变体(有序幺半群、句法半环、结合代数等)缺乏统一范畴论框架的问题,将语言 L 的句法幺半群推广到对称幺半闭范畴 D 中,定义句法 D-幺半群。在 D 为交换代数簇或有序代数簇的假设下,作者证明 L 的句法 D-幺半群可表示为自由 D-幺半群模 L 的句法同余之商,并同构于 L 在 D 中最小自动机的转移 D-幺半群。进一步,当 D 局部有限时,正则语言恰好是句法 D-幺半群有限的语言。该框架统一了 Rabin-Scott、Pin、Polák 与 Reutenauer 等人的句法代数构造。

问题
如何用一个统一的范畴论框架刻画句法幺半群及其在集合、偏序集、半格、向量空间等语义下的多种句法代数变体,并建立其与最小自动机和正则语言的联系。
方法
在对称幺半闭范畴 D 中定义句法 D-幺半群;假设 D 是交换代数簇或有序代数簇,将语言 L 的句法 D-幺半群构造为自由 D-幺半群模句法同余之商,并证明其同构于 L 的最小自动机的转移 D-幺半群。
评估
通过范畴论定理进行一般性证明,并在 D 局部有限时得到正则语言当且仅当句法 D-幺半群有限的刻画,覆盖 sets、posets、semilattices、vector spaces 等实例。
原文摘要(Abstract)

The syntactic monoid of a language is generalized to the level of a symmetric monoidal closed category $\mathcal D$. This allows for a uniform treatment of several notions of syntactic algebras known in the literature, including the syntactic monoids of Rabin and Scott ($\mathcal D=$ sets), the syntactic ordered monoids of Pin ($\mathcal D =$ posets), the syntactic semirings of Pol\'ak ($\mathcal D=$ semilattices), and the syntactic associative algebras of Reutenauer ($\mathcal D$ = vector spaces). Assuming that $\mathcal D$ is a commutative variety of algebras or ordered algebras, we prove that the syntactic $\mathcal D$-monoid of a language $L$ can be constructed as a quotient of a free $\mathcal D$-monoid modulo the syntactic congruence of $L$, and that it is isomorphic to the transition $\mathcal D$-monoid of the minimal automaton for $L$ in $\mathcal D$. Furthermore, in the case where the variety $\mathcal D$ is locally finite, we characterize the regular languages as precisely the languages with finite syntactic $\mathcal D$-monoids.Comment: arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1504.02694

链接与引用

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BibTeX
@article{paperbot406,
  title = {A Categorical Approach to Syntactic Monoids},
  author = {Jiří Adamek and Stefan Milius and Henning Urbat},
  journal = {Logical Methods in Computer Science},
  volume = {Volume 14, Issue 2},
  year = {2018},
  doi = {10.23638/lmcs-14(2:9)2018}
}